地热打井供暖地质钻钻探技术规程

1、地 热 打 井 供 暖地质钻探技术规程 目次 前言VI1范围12规范性引用文件13术语与定义14总则35地热井类型及井身结构45.1地热井类型45.2地热井井身结构46地热钻井工程设计56.1钻井设计基本原则56.2钻井设计基本要求56.3钻井设计内容57钻井设备的选择87.1钻机的选择87.2泥浆泵的选择87.3井架与平台的选择87.4钻井液固控系统的选择87.5其他附属装置88钻前准备98.1井场修建与布置98.2设备安装98.3机具与材料准备108.4检查与验收119地热井钻进方法选择119.1钻进方法分类119.2钻进方法选择1210全面钻进1310.1钻具组合一般要求1310.2牙轮

2、钻头钻进1410.3刮刀（翼状）钻头钻进1510.4PDC钻头钻进1610.5气动潜孔锤钻进1710.6钢丝绳冲击钻进1710.7液动潜孔锤全面钻进1710.8喷射钻井1810.9反循环钻进工艺1911取心钻进1911.1地热井取心钻进1911.2地热井取心方法选择1911.3单回次取心钻进2012扩孔钻进2112.1合金钻头扩孔钻进2112.2牙轮钻头扩孔钻进2112.3潜孔锤扩孔钻进2113地热井钻进特殊操作要求2113.1防斜操作要求2113.2划眼作业要求2213.3录井作业要求2213.4井控要求2313.5钻遇特殊地层操作要求2313.6预防井喷操作要求2313.7防止井漏操作要求

3、2313.8高温钻井操作要求2414定向井钻进2414.1定向井应用范围2414.2定向井井身轨道的确定2414.3定向井施工2514.4定向钻井施工安全措施2915冲洗介质2915.1冲洗介质类型与适用性2915.2钻井液配制3115.3钻井液管理与维护3215.4钻孔护壁与堵漏3316成井工艺3416.1物探测井3416.2划眼3516.3破壁3516.4冲孔换浆3516.5下管3516.6填砾与止水3616.7固井3616.8洗井3616.9抽水试验3717压裂增水3717.1压裂增水适用条件3717.2压裂增水设备及机具3717.3压裂施工3917.4压裂操作要求3917.5安全措施4

4、018常见井内事故预防与处理4118.1卡钻事故的预防和处理4118.2钻具事故的预防与处理4218.3套（井）管事故的预防和处理4318.4孔内落物事故的预防和处理4418.5测井事故的预防和处理4418.6填砾堵塞事故的处理4518.7井喷和有害气体预防措施4519地热井修复4619.1涌砂探查与修复4619.2水量减小原因及修复4619.3井管破裂类型及处理4719.4井内落物处理4720健康、安全与环境管理4820.1健康管理4820.2安全管理4820.3环境保护5121地热井工程质量5221.1工程质量指标与要求5221.2地热井工程质量保证措施5522工程技术报告与资料归档582

5、2.1工程技术报告5822.2资料归档59附录A（资料性附录）地热钻探工程技术报告编写提纲60附录B（资料性附录）钻井液处理剂63附录C（资料性附录）地热定向井轨道设计66附录D（资料性附录）国产三牙轮钻头69附录E（资料性附录）钻探设计用表70前言本规程以现代地热钻探理论为基础，结合实践经验和成熟的钻探新技术、新方法，依据GB/T 1.1-2009制定。本规程共分22章5个资料性附录。本规程由中国地质调查局提出。本规程由国土资源部归口。本规程起草单位：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、天津地热勘查开发设计院、北京市地热研究院、河南第二水文地质工程地质大队、中国地质科学院勘探技术研究所、

6、山西省第三地质工程勘察院。本规程主要起草人：郑继天、李炳平、鲍卫和、马忠平、李振杰、彭新明、卢予北、孙建华、孙智杰、康志鸿、叶成明、李小杰、关晓琳。地热钻探技术规程1 范围本规程规定了地热井类型、钻井设备选择、钻井工艺、成井工艺、工程质量、安全文明施工及环境保护等技术工作要求及有关工艺操作要点，可作为地热井钻探设计、施工、管理等各项工作的依据。本规程适用于水热型地热资源钻探工作。不适用于干热岩型、岩浆型地热资源和浅层地温地热资源的钻探工作。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修

7、改单）适用于本文件。GB/T 11615-2010 地热资源地质勘查规范GB/T 5005 钻井液材料规范GB 50194 建设工程施工现场供用电安全规范GB 6067 起重机械安全规定GB 6722 爆破安全规程AQ 2004 地质勘探安全规程AQ/T 9006 企业安全生产标准化基本规范DZ/T 0008 水文水井钻探用钻柱特种接头DZ/T 0055 水文水井钻探用硬质合金钻头DZ/T 0056 水文水井钻探用三牙轮钻头DZ/T 0106 水文水井钻探用套管、岩芯管、取粉管螺纹DZ/T 0107 水文水井钻探用钻杆DZ/T 0108 水文水井钻探管材DZ/T 0109 水文水井钻探用钻铤D

8、Z/T 0227 地质岩心钻探规程DZ/T xxxx 水文水井地质钻探规程SY/T 5964 钻井井控装置组合配套安装调试与维护3 术语与定义下列术语和定义适用于本规程。3.1水热型地热资源 geothermal resource of hydrothermal type以蒸气为主的地热资源和以液态为主的地热资源。3.2地热钻井 geothermal well drilling用于地热蒸气和地热水的钻井，是勘探、开采地热流体必须的手段。3.3地热井成井 well completion又称完井。指钻孔达到了预定深度和预期的目的而结束钻进。成井有几种方式：裸眼完井、衬管完井、射孔套管完井等。3.4

9、井身结构 drill hole structure钻孔结构要素，包括开孔直径、终孔直径、换径次数及各孔段换径的直径、深度以及下入套管的直径和深度的设计等。3.5套管程序 casing program一口井的套管层数，下入深度和各层套管的直径，相应各井段的井眼直径和管外的水泥返深。3.6表层套管 surface casing为防止井眼上部疏松地层坍塌和污染饮用水源及上部流体的侵入，并为安装井口防喷装置等而下的套管。3.7技术套管 intermediate pipe隔离不同地层孔隙压力层系或易塌、易漏等复杂地层所下的套管，可以是一层、两层或多层。3.8尾管 liner顶端不延伸至井口的套管。3.9

10、地热井防喷器 blowout preventer地热钻探时安装在井口套管上，用来控制高温、高压水、汽层和防止井喷事故的装置。3.10钻井液处理系统 drilling fluidtreating system用以控制钻井液中固相含量的装置，包括振动筛、除砂器、除泥器、离心机和搅拌器等。3.11划眼 redressing在已钻井眼内，边循环边旋转下放（上提）钻具的过程。3.12固井 well cementing在井眼内按设计要求下入套管柱，并在套管柱与井壁形成的环状空间注入水泥浆使之固结在一起的工艺过程。3.13岩心收获率 core recovery实际取出岩心长与该次取心进尺之比的百分数。3.1

11、4方入 kelly-in在补心面以下的方钻杆长度。3.15树心 core shaping取心钻头下到井底后以轻钻压慢转速钻进，使井底地层与钻头形状完全吻合，并钻进0.15m0.30m以形成岩心的阶段。3.16割心 core cutting取心钻进达到预定长度，把岩心柱从钻头底部割断的作业。4 总则4.1 地热钻井应在充分搜集利用已有资料和进行遥感解译、地面地质、地球化学、地球物理勘查工作的基础上进行。4.2 地热勘查钻井应按照勘探开采结合的原则进行布置和施工。地热勘查孔有条件成井的，应按地热生产钻井技术要求成井，完井后转为生产井利用；地热生产井应按地质勘查孔的技术要求进行钻井施工，取全取准各项

12、钻井地质及地热参数资料，做好地质编录，为地热田地质研究和资源开发与保护提供地质资料。4.3 勘探井口径应满足取样测井以及完井后安装抽水试验设备要求，勘探开采结合井还应满足生产井设计抽水量及止水填料的要求。4.4 勘探井在钻进过程中和完井后应进行地球物理测井。一般井段应做井径、井斜、电阻率、自然电位、自然伽马、井温和井底温度等项目。4.5 地热生产井应在充分掌握地热资源埋藏条件及区域地质条件，编制地热钻井工程设计后，再施工。5 地热井类型及井身结构5.1 地热井类型地热井类型见表1。表1 地热井类型分类类型特 点 及 用 途按热储分类裂隙岩溶型热储赋存于基岩裂隙、溶隙中的地下热水。孔隙型热储赋存

13、于新近地层孔隙中的地下热水。按功能分类普查孔（井）施工中要采取热水样品、蒸汽样品、测量低温和压力等。勘探孔（井）施工中要采取热水样品、蒸汽样品、测量低温和压力等。生产井深度按照热储层埋藏深度确定。取得可供发电或其它工业利用的一定数量的热水和蒸汽，采用油井套管程序和完井方法。回灌井与生产井配对的“姊妹井”，口径与套管程序按回灌量选定，钻孔结构力求简化。按温度分类高温地热井温度150C，主要用于发电、烘干、采暖等。中温地热井温度在90150C，主要用于发电、烘干、采暖等。低温地热井温度在2590C，主要用于洗浴、温室、养殖等。5.2 地热井井身结构常用地热井井身结构见表2。表2 常用地热井井身结构

14、钻进钻孔直径 mm下入套管 mm一开444.5 (17 in)339.7 mm (13 in)二开311.1 (12 in)244.5 mm (9 in)三开215.9 (8 in)177.8 mm (7 in)四开152 (6 in)裸眼或下入过滤管注：1.一开：一口井从井深为零开始钻进，称第一次开钻，简称一开；2.二开：表层套管固井以后再开钻，称第二次开钻，简称二开；3.三开：技术套管固井以后再开钻，称第三次开钻，简称三开；若技术套管有两层则以下钻进称为四开。4.地热完井的井径不宜小于152 mm（6 in）。6 地热钻井工程设计6.1 钻井设计基本原则6.1.1 地热钻井工程设计应在施工

15、单位总工程师的主持下，由地质、钻探技术人员共同编制，经单位内部审核后上报政府国土资源主管部门，经专家评审合格、由主管部门批准后方可实施。6.1.2 在地热钻探施工的全过程中，要始终贯彻“优质、高效、低耗、安全”和“质量第一”的原则，推广应用技术成熟的钻探新设备、新方法、新工艺，提高经济效益。6.1.3 钻井设计必须符合国家及政府有关机构的要求和规定，保证钻井设计的合法性原则。6.1.4 钻井设计既要重视井下安全也要重视地面安全，把安全第一的原则贯彻到整个设计中。6.1.5 钻井设计要体现低成本原则，设计前应认真分析各种资料，尽量简化井身结构，选用先进工具和设备，采用先进工艺技术保证钻井质量，提

16、高钻井速度，降低钻井成本。6.2 钻井设计基本要求6.2.1 以地质资料为主要依据。6.2.2 以井场调查资料和相邻井的钻井资料为依据。井场包括自然环境、地形地貌、交通和土壤情况等；相邻井钻井资料包括井史、井身结构、钻井液密度、钻井事故及复杂情况处理、钻头钻具使用、井斜、钻井时效、机械钻速以及施工总结等内容。6.2.3 钻井设计应根据钻井深度和负荷合理选择钻机装备，施工最大负荷应低于钻机最大额定负荷的80%。6.2.4 钻井平台高度必须满足安装井控装置的要求，井控系统最大额定压力必须大于预测的最大井口压力的20%。6.2.5 所设计的井身结构根据完井直径要求，并应充分满足钻井、成井出水需要以及

17、获取参数的需要。6.2.6 要充分考虑到出现漏、涌、塌、卡等复杂情况的处理作业需要，须用套管封闭复杂地层井段时，套管程序设计应留有储备和余地。6.2.7 设计钻井液密度，必须大于地层孔隙压力当量密度，小于地层破裂压力当量密度，并保证井眼系统压力平衡。6.2.8 井内钻井液液柱压力和地层压力之间的压差不宜过大。6.2.9 如果地质资料证实有浅层气体，应设计套管坐于浅气层的顶部，安装好井口控制系统方能开钻。6.2.10 采用的钻井工艺技术应有利于保护热储层，避免或减少对含水目的层的污染。6.2.11 钻井设计时，应优先使用环保装备和材料，注意环境保护。6.2.12 遵守合同或协议的约定，并符合相应

18、的规程规范。6.2.13 在钻井施工中，如发现设计与实际情况不符时，应及时进行修订或补充，出具钻井设计变更书报主管部门批准。6.2.14 钻井设计中有关内容应尽量以图表形式阐述，见附录E。6.3 钻井设计内容6.3.1 前言6.3.1.1 项目背景：项目来源、地理位置及交通位置气象等情况。6.3.1.2 设计编写依据：相关标准及规范，可行性论证报告等相关技术成果及资料。6.3.1.3 钻井目的、任务：一般应包括的内容：取全、取准目的热储层及其盖层的岩样；查明该井对应的地层结构、地质构造、岩性、地温变化、热储的渗透性、地热流体压力及其物理性质和化学组分；了解盖层的保温隔热条件和地热资源储层的开采

19、技术条件；查明热储的压力、水位、温度、流量和地热流体水质，按规范或合同要求做好该井的水文地质工作；查明地热地质条件，取得有代表性的计算参数用以评价地热资源等；开采地热能源等。6.3.2 设计井地热地质条件地热地质条件、地质构造概况、地层概况、钻遇地层预测表、目的热储层特征预测、预测水温、水量。6.3.3 地热井基本数据钻井编号、钻井类型、井口坐标、海拔、设计井深、设计目的层、完井方法（滤水管完井、裸眼成井或射孔成井）6.3.4 钻井设备及场地钻井主要设备和技术性能；高温高压地热井井控装置；施工场地面积、水源和电力要求、三通一平要求；设备安装及钻前要求。6.3.5 井身结构和套管程序各井段钻井和

20、套管直径；套管壁厚钢级技术性能要求；孔隙型地层过滤器中心管孔隙度、缠丝间距要求；射孔成井的射孔孔径、射孔孔密等技术要求。表层套管下入深度、口径； 井壁管、滤水管直径及深度；裸眼成井井段。6.3.6 地热钻井质量包括井斜要求、井深误差、固井质量要求、井径扩大率、水平位移等。6.3.7 资料采集要求6.3.7.1 岩屑录井记录岩屑录井井段和间距，进行岩性定名、岩性描述、确定分层深度。接近下管层位要加密捞取，以准确判断地层。地层熟悉或商业井可减少捞样，改为捞样地质观察。6.3.7.2 钻时录井要准确记录井深和钻到时间，单位为“min/m”， 汇总钻速数据以辅助判断地层并分析调整钻进工艺和钻井参数。6

21、.3.7.3 钻井取心及井壁取心时，满足取心井段、取心进尺、岩心直径和采取率要求；设计井壁取心井段、取心次数及取心收获率。6.3.7.4 地球物理测井要求地热钻井在完钻后和下管前，应进行地球物理测井。明确各井段测井要求，一般测井比例尺1：500，测井项目如下：a) 孔隙型地层-标准测井项目（2.5 m底部梯度电极视电阻率、0.4 m电位电阻率、自然电位）；综合测井项目（补偿声波、自然伽马、双感应双侧向、井斜、连续测温）。b) 裂隙型地层-标准测井项目（2.5 m底部梯度电极视电阻率、0.4 m电位电阻率、自然电位）；综合测井项目（补偿声波、自然伽马、双感应双侧向、井斜、连续测温）。6.3.7.

22、5 抽水试验要求抽水试验包括降压实验、放喷实验，进行三个落程降深实验。6.3.7.6 回灌实验要求通过回灌实验取得回灌量、回灌温度、水位、压力等参数。6.3.8 钻井工艺各井段钻进方法、钻头类型、钻具组合、钻进参数和技术要求；取心井段取心方法，取心工具的配备、使用及操作。6.3.9 钻井循环介质各井段钻井循环介质类型、性能要求、维护与管理、防漏堵漏措施、井控措施、储层保护措施。根据钻井循环介质显示情况分析并记录温度、井漏、气侵、井涌、井喷情况。6.3.10 重点要求与事故预防措施根据设计井地层预测和以往工作经验，对各井段施工重点提出要求，对主要井内事故及复杂情况提出预防与处理措施。6.3.11

23、 成井工艺6.3.11.1 基岩裂隙型成井工艺各层套管串结构和下入方法、固井方法和要求、洗井方法和要求。6.3.11.2 浅井孔隙型成井工艺孔隙型大口径井破壁、下管、填砾、止水、洗井要求。6.3.11.3 深井孔隙型滤水管成井工艺表层套管（泵室管）下管固井要求，滤水管串止水和固井要求，洗井方法。 6.3.11.4 深井孔隙型射孔方法成井工艺除下管、固井、洗井要求外，还有射孔深度位置、射孔孔径、孔密要求。6.3.12 完井井口装置和钻井交付6.3.12.1 完井井口装置要求6.3.12.2 钻井交付6.3.13 质量安全环保要求和措施提出在钻井、成井过程中质量安全环保要求和措施。6.3.14 施

24、工进度计划根据施工工序和工作内容做出进度计划。6.3.15 成本预算根据预测地层情况、选用钻探设备和钻进方法，依据施工工期和能耗材料消耗情况做出成本预算。7 钻井设备的选择7.1 钻机的选择地热井钻机主要根据地质情况、钻进工艺方法和设计井身结构等条件，结合实际设备状况进行选择和配套使用。一般选用石油或水文水井钻机，选用的原则最大提升载荷不能超过钻机大钩最大钩载的80%。7.2 泥浆泵的选择钻井泵的型号应根据钻机的类型、钻井工艺结合井身结构选择，泵压、泵量应满足钻井液循环要求。7.3 井架与平台的选择应根据钻机的类型、地热井的类型、开孔直径等选择井架与平台。7.4 钻井液固控系统的选择钻井液固控

25、系统的选择应根据钻机的类型、钻井泵的型号等确定。7.5 其他附属装置7.5.1 主要动力的选择主要动力的选择应根据钻机、钻井泵的型号来确定，满足钻机、钻井泵动力要求。7.5.2 空压机的选择空压机主要根据所需风量及风压来合理选择，空压机的主要规格性能应满足地热井施工及洗井使用。7.5.3 发电机的选择发电机的选择应根据各类型钻机及主要设备的用电量来确定，现场常用发电机组应满足主要设备用电需要。 7.5.4 井口防喷器的选择井口防喷器的选择，应根据预期井口压力及表层套管的尺寸来确定。8 钻前准备8.1 井场修建与布置8.1.1 井场修建8.1.1.1 场地的大小应满足钻井设备的安装要求。8.1.

26、1.2 场地的大小还应满足电测井、固井、压裂等阶段性作业设备、设施的布置、安装基本要求。8.1.1.3 施工场地形状及面积，应能满足各类井管、钻具、泥浆材料、辅助设备安装的占地要求。8.1.1.4 井场地基应平整、坚固、稳定、适用。钻塔（井架）底座的填方部分，不得超过塔基面积的1/4。8.1.1.5 在山坡修筑井场地基，岩石坚固稳定时，坡度应小于80；地层松散不稳定时，坡度应小于45。8.1.1.6 井场周围应设置防洪排水措施。在山谷、河沟、地势低洼地带或雨季施工时，井场地基周围应修筑拦水坝、修建防洪设施。8.1.1.7 井场地基修建时，应保证钻孔边缘距地下动力电缆线路、高压输气管道等水平距离

27、大于5m，距地下通讯电缆、构筑物、给排水管道等水平距离大于2m。8.1.1.8 井场地基修建时，要确保井架在安装（起落）过程中或工作工况时，井架主体及附属的绷绳、避雷器等设施与场地过空的高压输电线的安全距离符合AQ 2004要求。8.1.1.9 进出井场的道路及井场内地基必须坚固，能保证重载车辆、大吨位吊车的安全通行与作业。8.1.2 井场布置8.1.2.1 钻探主体设备的布置应以确定的孔位中心为基准，进行合理的就位与安装。8.1.2.2 附属设备布置应以紧凑、整齐，便于维修维护、安全操作为原则。8.1.2.3 工作场地布置应符合安全施工、文明施工及环保等要求。8.1.2.4 泥浆地面循环槽应

28、有足够的长度，较小的坡度；各级沉淀坑设置在拐弯处并方便捞取沉砂；泥浆池的容量除应满足钻井施工中的正常循环外，还能足以容纳固井作业时，因打入前置液、水泥浆液及顶替液而排出的孔内泥浆。8.2 设备安装8.2.1 井（塔）架安装8.2.1.1 井（塔）架的安装，应符合相关的技术规范要求。8.2.1.2 井（塔）架附属设施的安装，应符合相关的安全规范、技术规范要求。8.2.1.3 钻架的起落作业，应有专人指挥，各岗人员必须按指令操作；在钻塔的拆安过程中，塔上、塔下作业人员，应默契配合，相互照应，严禁违章作业。8.2.2 钻机安装8.2.2.1 应按照确定的井位以及钻机各部分的安装顺序进行安装。8.2.

29、2.2 钻机及井架安装完毕，调整对正孔位后，应紧固各个部位的链接螺丝，锁紧支腿螺母，调紧并锁住绷绳调整花篮。8.2.2.3 钻机安装完毕，应进行试运转检测，若无异常，方可开钻。开钻前，应对各部位的连接螺丝、螺栓再检查、紧固一遍。8.2.3 循环系统安装8.2.3.1 泥浆循环管线的安装，应满足钻井施工各种工况下的作业工序、流量及压力要求。8.2.3.2 上浆灌、泥浆搅拌罐、喷射加料斗、振动筛等固控装置的布置与安装，应以方便泥浆配制，有利于泥浆泵供液及除泥、除砂、运砂为宜。8.2.4 安全设施安装8.2.4.1 井场安全设施包括：避雷器、绷绳、皮带防护罩、泥浆池护栏、动力机灭火罩及安全标识、标牌

30、等。8.2.4.2 安全设施的安装，必须符合安装安全规范，确保齐全、有效。8.2.4.3 对井场的安全设施、设备，安全员必须对其有效性进行经常性的检查，并督促责任者及时整改。8.2.5 电气设备安装8.2.5.1 用电装备、控制开关、连接线路的布置及技术参数，应完全满足钻井施工要求，并有一定的能力储备。8.2.5.2 电气设备的安装，必须符合相关的技术规范和安全规范。8.2.5.3 对井场电气设备、设施，专业电工必须对其安全性、可靠性，进行经常性的检查。8.3 机具与材料准备8.3.1 机具准备8.3.1.1 钻井机具根据钻孔结构设计、热储层岩层特征、钻进技术要求以及采用的钻井工艺，准备好各个

31、口径的牙轮钻具、筒状取芯钻具、气举反循环钻具、空气潜孔锤钻具等。8.3.1.2 下管工具根据井管的种类、连接方式、段长、总重量等，准备不同种类的吊具、卡具、拧管工具、浮力板及多轮游车等。8.3.1.3 固井工具根据钻孔结构设计、固井止水位置、止水段长、采用的止水方法，准备好固井水泥头、井底单向灌注器、止水托盘、扫盘钻具等。8.3.2 材料准备8.3.2.1 泥浆材料根据钻孔施工技术要求和热储层保护方案，备足基浆材料、各种化学添加剂、热储层暂堵剂等。8.3.2.2 固井材料根据固井止水工艺和质量要求，订购固井水泥及其相应的添加剂。8.3.2.3 研磨材料根据钻孔的设计口径、各口径钻进工作量、岩层

32、的可钻性等情况，选择、购置各种规格、不同种类的钻头。准备适量的用于修复钻头、加工特殊钻头的各种硬质合金、复合片胎块、球齿合金等。准备适量的用于加工钻铤扶正器、扩孔器等特殊工具的研磨材料。8.4 检查与验收8.4.1 技术检查对施工井场的主体钻井设备、附属设备，按照专业安装技术要求，进行全面检查。8.4.2 安全检查对施工井场的所有安全设施及装备，按安全规范要求，进行全面检查。8.4.3 环保检查对施工井场的废渣处理与堆放、废浆处理方案与布置的合理性、堆放场地的容量等，进行全面检查。8.4.4 验收组织单位由工程建设方（业主）或建设方授权的本工程监理机构，组织开钻前的验收工作。8.4.5 验收人

33、员组成建设方、监理方、施工方管理部门以及施工方项目部相关负责人、技术管理人员及安全管理人员。8.4.6 验收整改程序施工方项目部自行组织检验并进行整改 施工方组织初步验收并进行整改 建设方（业主）或建设方授权的本工程监理机构进行验收 施工方按验收意见进行整改 通过“三方”钻前最终验收。8.4.7 签发工程开工令由建设方（业主）或建设方授权的本工程监理机构，签发工程开工通知书。9 地热井钻进方法选择9.1 钻进方法分类9.1.1 取心钻进取心钻进主要有普通硬质合金钻进、针状硬质合金钻进、金刚石复合片钻进、金刚石钻进和液动冲击回转钻进等方法。9.1.2 全面钻进全面钻进主要有冲击钻进、合金刮刀钻头

34、钻进、牙轮钻进、气动潜孔锤正（反）循环钻进、气举反循环钻进、泵吸反循环钻进、液动冲击回转钻进、喷射钻进等方法。9.1.3 扩孔钻进主要有潜孔锤扩孔钻进、合金钻头扩孔钻进、牙轮钻头扩孔钻进等方法。9.2 钻进方法选择根据地层岩性、技术要求、设备及施工条件等因素，确定钻进方法和选用钻具，一般可参照表3综合考虑。一开钻进时，对于卵漂石地区，可选用钢丝绳冲击钻进；对于开孔见基岩，可选用潜孔锤冲击回转钻进、扩孔钻进。二开以后，一般采用全面钻进或按照钻孔（井）设计要求进行取心钻进。表3 钻进方法选择选 用 方 法适 用 范 围优 点取心钻进普通硬质合金钻进第四系松软地层及致密、完整可钻性6级以下基岩。钻头

35、加工容易，成本较低。钻进中操作简便，容易掌握。针状硬质合金钻进硬且研磨性强、裂隙发育，可钻性6级8级的岩层。钻进过程中针状合金胎块不断磨损，而出露的针状合金切削刃面积不变，为自磨式钻头。金刚石复合片钻进软至中硬（可钻性4级8级）岩层。钻速高、钻头寿命长、取芯率高、所需钻压小、孔斜小、钻孔质量高。金刚石钻进孕镶金刚石钻头适用于可钻性5级12级岩层；天然表镶金刚石钻头适用于可钻性4级10级岩层。钻进效率高，钻孔质量高，劳动强度低，钻探成本较低。液动冲击回转钻进硬质合金冲击回转钻进适用于可钻性5级6级和部分7级的岩层；金刚石冲击回转钻进适用于可钻性6级12级坚硬致密地层。提高钻进效率，减轻岩芯堵塞，

36、缓解硬岩中钻头“打滑”问题。潜孔锤钻进全面钻进冲击钻进钢丝绳冲击钻进第四系砂土、漂砾、卵砾石层及风化破碎基岩，大口径（一般200mm以上），钻孔深度一般不超过300m。设备、钻具简单，成本低，在砂土、卵砾石层浅孔钻进有良好效果。冲击反循环钻进刮刀钻头钻进第四系松软地层及中硬以下较致密、完整基岩钻进，不适用卵砾石层及破碎地层。钻头加工容易，成本较低。牙轮钻进第四系松软地层及完整、破碎、致密、研磨性岩石及卵砾石层，常用于不取芯钻进。适用范围广、效率高，尤其在卵砾石及破碎地层钻进较其他回转钻进效果更好。PDC钻头钻进软至中硬岩层PDC钻头采用低钻压、高转速获得较高的钻速，可与螺杆钻具、涡轮钻具配合应

37、用。气动潜孔锤正（反）循环钻进基岩及第四系胶结、半胶结地层和卵、砾石层钻进。尤其适用于缺水或供水困难地区。具有冲击和回转双重碎岩作用，孔底岩石受压小、钻效高，且不污染含水层、成井后洗井容易。气动潜孔锤跟管钻进含有漂石、卵砾石不稳定第四系覆盖层，厚度一般50m。以潜孔锤破碎岩石，钻头超前钻进，套管随后紧跟，对易坍塌的卵砾石地层极为有效。气举反循环钻进第四系砂土、砂粒层以及各类稳定性较好的基岩钻进，孔深10 m后使用，超过50 m后效果更佳，从理论上没有钻进深度限止。须保证充足施工用水。钻井液上返速度快、洗孔彻底，孔内干净，钻进效率高，成井后洗井容易，对含水层没有淤塞作用。泵吸反循环钻进第四系地层

38、浅孔、大口径孔钻进， 一般孔深100 m，须保证充足的施工用水，砾径超过钻杆内径的卵石层不宜使用此方法钻进。钻井液上返速度快、洗孔彻底，钻效高，钻进安全，成本低。液动冲击回转钻进坚硬岩层钻进，常规钻孔口径。具有冲击和回转双重碎岩作用；可以使用泥浆护孔，不受水位限制，能在深孔钻进。泡沫钻进地层自稳性较好的热储层、漏失地层、高温地层钻进。特别适用于地层较硬、高温、低压及漏失同时存在的地层。泡沫适宜在缺水地区、寒冻地区施工。喷射钻井对机泵条件要求较高，泵压不宜低于13MPa。能有效克服泥页岩地层糊钻、泥包钻头。能大幅度提高软-中硬地层钻井效率。扩孔钻进合金钻头扩孔钻进黏土、砂土层、卵砾石。同合金刮刀

39、钻头全面钻进。牙轮钻头扩孔钻进砂土层、砾、卵、漂石地层及基岩地层。同牙轮钻头全面钻进。潜孔锤扩孔钻进基岩地层同潜孔锤正循环全面钻进10 全面钻进10.1 钻具组合一般要求钻进中常用钻具组合见表4。表4 常用钻具组合钻头直径 mm钻 具 组 合444.5钻头+203mm钻铤+177.8mm钻铤+127mm钻杆。311.1钻头+203mm钻铤+177.8mm钻铤+127mm钻杆；或钻头+177.8mm钻铤+159（或146）mm钻铤+127mm钻杆。241.3钻头+165mm（或177.8mm）钻铤+159（或146）mm钻铤+127mm钻杆；或钻头+159（或146）mm钻铤+127mm钻杆+8

40、8.9mm钻杆。215.9钻头+159（或146）mm钻铤+127mm钻杆+88.9mm钻杆。152.4钻头+121mm钻铤+88.9mm钻杆。10.2 牙轮钻头钻进10.2.1 钻头选择应根据地层岩性合理选用钻头类型，钻头结构类型见附录D。一般在上部松软地层（可钻性级值小于5级），可选用铣齿钻头；在深井段地层（可钻性级值大于5），可选用镶齿钻头；在易井斜地层，选用牙轮偏移量小、无保径齿及齿多而短的牙轮钻头。10.2.2 钻进参数选择10.2.2.1 钻压达到所钻岩石的破碎强度值为宜，并结合设备能力和钻具强度等安全因素合理选择。按钻头直径单位长度所需压力计算，在中硬以上较硬岩层中钻进宜采用3

41、kN/cm4kN/cm，在中硬以下较软地层中钻进可采用1 kN/cm3kN/cm。10.2.2.2 钻头外缘回转线速度以0.8m/s1.5m/s为宜，遇卵砾石层或严重破碎地层可降低到0.6m/s；地层完整、硬度较低、钻孔较浅、用常规口径钻进的转速为70 r/min200r/min，大口径为30 r/min60r/min。10.2.2.3 泵量以满足钻井液上返速度0.1m/s0.5m/s为宜，条件允许时取大值。10.2.2.4 钻头接触井底后，在低钻压、低转速下（钻压10 KN30KN，转速60r/min）跑合0.5h以上，造好井底形状后，方可逐步提高钻压和转速。10.2.2.5 应以钻头生产厂

42、家推荐的钻压与转速的乘积为约束条件，不能同时使用最高钻压和最高转速。10.2.2.6 做好钻速试验，即固定钻压，改变转速，或固定转速，改变钻压，使钻压和转速合理匹配，达到高钻速钻进。10.2.3 牙轮钻头空气正循环钻进10.2.3.1 钻头的风道宜比钻井液水道大2倍4倍，并在管路中加装逆止阀和减震器。10.2.3.2 孔口必须安装密封导流装置，将孔内上返的气流和岩粉用管路引至下风口15 m外，并通过水雾或布袋除尘。10.2.3.3 每回次钻进应在钻具下放至距孔底2 m3 m处开始送风，慢速回转钻具至孔底。提钻前先停止钻具回转，继续送风排渣，孔底干净后再停风提钻。10.2.3.4 送风管路应安装

43、压力表、风量表、温度计等，以便同原有钻进参数仪表配合判断孔内情况。10.2.3.5 钻进所需风量由上返风速要求确定。正常钻进上返风速需达到15 m/s25 m/s才能保证排渣顺畅，如地层含水排渣困难时，需注入泡沫剂辅助排渣。10.2.3.6 为了获得较大上返风速，应尽可能选用较大直径的钻杆。一般150 mm220 mm口径钻孔选用89 mm140 mm钻杆；244.5 mm311.1 mm口径钻孔选用114 mm140mm钻杆。10.2.4 使用操作要求10.2.4.1 钻头的型号和尺寸应与所钻地层、孔径相适应。牙轮转动灵活，三个牙轮在转动时不得发生相互咬死现象。水眼畅通、牙齿完好、焊缝无裂缝

44、及缺陷。丝扣按规定扭矩上紧。10.2.4.2 下钻应平稳，控制遇阻吨位，遇阻不得硬压。10.2.4.3 下钻遇阻划眼，应记录井深、时间及划眼情况，以便判断遇阻原因，控制钻头工作时间。10.2.4.4 下钻距井底一个单根左右，应开泵、转动钻具、缓慢下放，严禁下到井底开泵。10.2.4.5 新钻头应磨合0.5h左右，逐渐增加到设计钻压。10.2.4.6 钻进中应随时分析岩性和钻头工作情况，及时调整钻井参数。10.2.4.7 加压钻进中，钻具需要停止转动时，应待指重表恢复原悬重后，摘开转盘离合器。10.2.4.8 应在最下一根钻铤之上适当位置加设2个3个扶正器。10.2.4.9 当钻速下降，钻进成本

45、上升时应提钻检查。钻头起出后应进行分析、测量，如果不合理磨损严重则该型钻头不适应所钻地层，应更换型号。10.2.4.10 钻头提出停用后，应填写标签，标明入井顺序、下入与提出时间、进尺等，标签宜放在钻头内。对于尚可继续使用的钻头应涮洗干净，涂丝扣油。10.3 刮刀（翼状）钻头钻进10.3.1 钻头的选择根据地层情况，选择确定刮刀钻头镶焊的硬质合金或其它切削具的性能。不取心全面钻进的刮刀钻头有双（两）翼、三翼、四翼、六翼等类型。另外还有头部为阶梯型的锥形钻头、矛式钻头、塔式钻头等。一般刮刀钻头适用于可钻性1级4级的松软岩层。三翼钻头可用于松软至中硬岩层钻进。四翼钻头可用于中风化基岩或硬土层钻进。

46、六翼钻头一般用于大口径表层钻进。镶齿刮刀钻头、金刚石刮刀钻头可用于5级7级的中硬岩层钻进。10.3.2 钻进参数选择10.3.2.1 钻压刮刀钻头的钻压以单位长度钻头直径的压力(N/mm)表示，应根据岩石性质、钻孔口径、钻头类型、钻具组合等综合因素合理确定。一般可钻性1级4级的岩石为120 N/mm160 N/mm，5级7级岩石为150 N/mm200 N/mm。10.3.2.2 转速根据岩石的可钻性和完整度以及钻头直径等条件确定，第四系松软地层、中软岩层钻进时钻头边缘线速度1.4m/s1.7m/s左右；硬土层钻进时钻头边缘线速度2.0m/s3.0m/s左右；第四系卵砾石层、中硬岩层钻进时钻头

47、边缘线速度1.0m/s2.2m/s左右。一般转速为40 r/min150r/min，硬度低、研磨性小、完整、致密的岩石选用较大值，反之选用较小值。10.3.2.3 泵量应根据钻孔口径、钻进速度及孔壁情况进行选择，一般600 L/min2500 L/min。浅孔钻进时，环空钻井液上返速度不超过3m/s；深孔钻进时，环空钻井液上返速度不超过2m/s；第四系流砂层、松散层或破碎易塌岩层钻进时，环空上返速度可低至0.1m/s，此时泵量150 L/min600 L/min左右。10.3.3 使用操作要求10.3.3.1 钻进时应使用钻铤加压，钻铤总质量应超正常钻压值的30%。10.3.3.2 注意检查钻

48、头水眼畅通情况和钻头侧刃磨损情况，严禁使用不符合要求的钻头。10.3.3.3 保持钻井液性能良好，使孔内清洁、孔壁稳定，防止卡、埋钻事故发生。10.3.3.4 新钻头下井到底，以低钻压、低转速钻进0.5m后，再逐渐加到规定的钻压和转速钻进。 10.3.3.5 接单根后下放钻具时，即可开泵，启动转盘，下放钻具到井底，逐渐加压钻进。 10.3.3.6 在钻遇软硬交界面时，采用较小的钻压钻进，穿过交界面后再加到设计的钻压钻进。 10.3.3.7 要求操作平稳，均匀送钻，严禁猛放猛压，防止蹩断刀片和钻斜。10.3.3.8 刀具崩刃：钻进卵砾石、破碎带时钻头在井底跳动、振动强烈造成切削刀具崩断，应调整钻

49、压，适当降低转速，及时清除井底大漂石。10.3.3.9 突发性蹩、跳钻时，应查明原因并进行有效处理后方可继续钻进。10.3.3.10 钻速低、成本上升时，应提钻检查。10.4 PDC钻头钻进10.4.1 钻头的选择PDC钻头适用于地层可钻性级值小于5极软到中硬地层，不适合在破碎、软硬变换频繁以及硬地层中使用。 PDC钻头适于高温钻井，适于较高转速（可达400r/min），适于配合动力钻具使用。10.4.2 钻进参数选择10.4.2.1 钻压以0.10 KN/mm0.49KN/mm(钻头直径)为宜。10.4.2.2 转速以60 r/min300r/min为宜。10.4.2.3 泵量以600 L/

50、min 2500L/min为宜。条件允许时，尽可能采用大排量。10.4.2.4 应以厂家推荐的钻压与转速的乘积为约束条件，不能同时采用最高钻压和最高转速。10.4.3 使用操作要求10.4.3.1 下钻要平稳，遇阻不能硬压，宜采用一冲、二通、三划眼的办法，如遇阻井段较长，应考虑起钻换牙轮钻头划眼。10.4.3.2 离井底一个单根时开泵循环冲洗。10.4.3.3 钻头接触井底后，应以低转速（50 r/min60r/min）和低钻压（10 KN20KN）钻进0.3m0.5m，井底造型。加压钻进时，注意扭矩变化，随时调整钻井参数。10.4.3.4 钻速试验完毕，即可正常钻进，钻进中要确保排量满足要求

51、。钻遇泥岩井段时，钻速会明显下降，此时可适当提高钻压，降低转速；若钻遇硬夹层发生轻微蹩钻现象时，可适当降低钻压，同时降低钻速，等钻穿后再采用正常参数钻进。10.4.3.5 钻头使用到后期，PDC切削齿的磨损大，可适当提高钻压以维持较高的机械钻速。10.4.3.6 送钻要均匀，防止跳钻和蹩钻，不能有超压、溜钻、顿钻等现象。10.4.3.7 根据钻速、扭矩和泵压的变化，分析判断井下钻头工况并确定合理起钻时间。10.4.3.8 在软地层钻进，必须具备足够的水力冲洗能量。10.4.3.9 应使用优质钻井液。10.4.3.10 遇到加压后，泵压升高；地层岩性变化不大，而机械钻速和转盘扭矩明显降低；有连续

52、蹩钻现象且没有进尺；应提钻检查。 10.5 气动潜孔锤钻进10.5.1 气动潜孔锤正循环钻进按照水文水井地质钻探规程有关规定执行。10.5.2 潜孔锤空气泡沫钻进按照水文水井地质钻探规程有关规定执行。10.5.3 气动潜孔锤反循环钻进按照水文水井地质钻探规程有关规定执行。10.6 钢丝绳冲击钻进按照水文水井地质钻探规程有关规定执行。10.7 液动潜孔锤全面钻进10.7.1 液动潜孔锤及钻头选择液动潜孔锤全面钻进适于钻进可钻性5级以上各种岩层，应根据孔深、孔径、岩石级别、岩石破碎程度以及动力介质类型合理选择液动潜孔锤规格、型号。钻头一般可使用全面钻进球齿冲击钻头、牙轮钻头或其它专用冲击钻头。10

53、.7.2 液动潜孔锤附属装置10.7.2.1 高压管路系统应使用耐压8MPa以上钢丝编织（两层或三层）的铠装式高压胶管。10.7.2.2 应安装孔底反射器（称储能器或液压波反射器）。10.7.2.3 钻杆应安装密封胶圈，常用的有液压胀开式密封圈和拧接压缩式密封两种。10.7.3 钻进技术参数的选择：10.7.3.1 泵压与泵量不同外径的液动潜孔锤泥浆泵排量、压力见表5。表5 液动潜孔锤工作参数钻具外径mm钻孔直径mm工作排量L/min工作压力MPa冲击功J冲击频率Hz1271321582005502.05.01003507151461651906008002.05.015035071516520021660010002.05.045060051217821524580012002.05.0450600512254311375100022002.06.050095041010.7.3.2 转速：钻头转速应根据潜孔锤频率、钻头类型与直